某型发动机自动停车分析

孙护国，曾义伦，叶斌，刘少杰

（1.海军航空工程学院青岛校区，山东 青岛 2 6 6 0 4 1；2.中国人民解放军9 2 0 7 4部队，浙江 宁波 3 1 5 0 2 1）

某型发动机自动停车分析

孙护国1，曾义伦2，叶斌1，刘少杰1

（1.海军航空工程学院青岛校区，山东 青岛 2 6 6 0 4 1；2.中国人民解放军9 2 0 7 4部队，浙江 宁波 3 1 5 0 2 1）

某型发动机多次在起动成功后出现发动机自动停车。本文结合自动停车时的现象，分析了导致发动机自动停车的条件。以及放气活门的工作原理，结合放气活门的工作情况，找出了引起该故障的原因，并给出了故障排除方法。

停车；放气活门；压差；静压

某型燃气涡轮发动机既可向起动主发动机的空气起动机提供压缩空气源，又能在主发动机正常工作时向机上设备提供交流电。

该型发动机在起动、空载和加载等各状态工作时，通过电子调节器实现控制。其中电子调节器能够通过自动停车实现对发动机异常工作时的保护。

1 发动机自动停车条件

该型发动机在地面运行时，满足下列条件之一会自动停车。这些条件包含：起动阶段燃气超温；起动后在规定的时间未进入空载状态；起动过程中电压过低；滑油压力过低，并持续一定时间以上；滑油温度过高；工作时燃气超温；发动机超转；发动机舱起火；滑油滤堵塞；工作转速偏低；主发动机引气完毕后放气活门未打开；燃油滤堵塞。

在空中满足下列条件之一，将实现自动停车：滑油压力过低，并持续一定时间以上；工作时燃气超温；发动机超转或转速过低；主发动机引气完后放气活门未打开。

2 自动停车时的现象

在进行该型发动机正常起动时，按下起动按钮后发动机正常点火，转速与声音正常上升，持续一定时间后“工作”信号盘（见图1）亮，持续几秒后“工作”信号盘灭，同时“故障”信号盘（见图1）亮，发动机自动停车。在出现此故障的初期，出现自动停车后再次起动又一切正常，故障消失。另据飞行员反映，空中也出现类似现象。在故障的后期，每次起动后都将自动停车。

3 原因分析与排故

3.1 初步分析

从故障现象可知，此故障在地面和空中都曾出现，查找对比地面和空中自动停车的各项条件，发现“工作时燃气温度超温”、“转速超转”、“滑油压力过低并持续一定时间以上”、“主发动机引气完毕后放气活门未打开”的其中一项可能是造成此故障的原因。考虑“工作时燃气超温”、“转速超转”、“滑油压力过低并持续一定时间以上”这些条件只要其中一项出现，该型发动机操纵控制台上的相应信号盘（见图1）就会亮起，除非信号盘线路异常。

图1 某型发动机操纵控制台

随后检查信号盘线路及停车控制线路均正常，更换电子调节器故障也并未消失。最后认为故障最大可能是由“主发动机引气完毕一定时间内放气活门未打开”所造成的。

3.2 原理分析

正常情况下，放气活门打开和关闭的控制是由其本身的机械结构和作用在活门内部的气动力决定的。空气通过引气管和流量管，在流量管后根据情况分别通往主发动机引气管路和放气活门。

流量管为文氏管结构，根据伯努利方程：

P＋0.5 ρV 2=C；V=Q/A

其中C为常量，P、ρ、V、Q、A分别为气体的静压、密度、速度、容积流量和截面积。由以上公式可以看出：气流截面由粗变细，流速变快；且流速高处静压低。

在图2中，放气活门的接管嘴2处的气体压力P 1来自细截面端，法兰盘1处气体压力P 2来自粗截面端，P 1和P 2存在压差ΔP。P 1使放气活门关闭，P 2使放气活门打开。当活门打开时，微型开关4（见图2）向电子调节器发出“打开”信号；活门关闭时，微型开关4断开触点，停止发出“打开”信号。

图2 放气活门外观图

正常情况下：发动机起动之前P 1、P 2分别为0；在起动过程中，P 1＜P 2，活塞向下移动，直到气压差由弹簧力平衡，放气活门在一定位置打开，这时微型开关4向电子调节器发出“打开”信号；在发动机完成起动后进入空转工作状态此信号也应该一直保持。当主发动机的空气起动机开始引气瞬间，进入放气活门的气体流量降低，P 1＞P 2，活塞向上移动，放气活门自动关闭，微型开关4才停止发出“打开”信号。

结合故障现象，判断故障原因是：在发动机完成起动，进入空转后，在还没进行引气时，微型开关4已经停止发出“打开”信号，在信号停止几秒后，电子调节器判断“主发动机引气完毕几秒内放气活门未打开”条件成立（“引气完毕”的信号由空气起动机退出工作时发出至电子调节器，此时空气起动机不引气，所以“引气完毕”的信号是存在的），发出了自动停车指令。

通过上述分析，认为放气活门微型开关4自身故障或压差ΔP变化引起微型开关4非正常工作，是导致“主发动机引气完毕一定时间内放气活门未打开”的直接原因。

3.3 故障定位

考虑放气活门内部结构较为简单，且工作时间不足5 0 h，放气活门自身故障的可能性不大，因安装位置狭小更换放气活门也较为困难，所以先考虑“压差ΔP变化”这一因素。

根据电子调节器内部设定的程序，当发动机转子的转速达到稳定之后，经过几秒通过继电器向“小发工作”信号盘供电，“小发工作”信号盘亮，同时引气节气门自动打开。引气节气门打开后，向主发动机引气的工作并未进行，只是将气体连通至空气起动机之前管路（引气真正开始是在空气起动机接通时）。如果管路密封良好，这时压差ΔP变化应该不大，不足以引起放气活门关闭；相反当引气管路存在泄漏，则会立刻改变压差ΔP，导致放气活门关闭。

检查引气管路发现几处管路接头处的管壁上有黑色漏气痕迹，在右发动机空气起动机接头处更为明显。对漏气接头处按要求重新进行装配，保证密封良好后起动发动机，故障现象消失。

4 结语

（1）发动机的此次自动停车是由外部引气管路存在泄漏导致。

（2）外部引气管接头处多为橡胶套管连接，特别是在外界温度急剧变化后容易出现老化，使密封性能下降。

（3）平时维护过程中注意检查引气管接头有无渗漏痕迹，及时采取密封措施。

（4）如果管路渗漏量较小，因条件限制无法彻底进行密封时，可以考虑通过逆时针调整调整螺钉6，增大通过接管嘴3处空气排泄量，从而降低P 1，不至于使放气活门关闭；也可以顺时针拧紧制动块5（见图2），使微型开关4的触点仍然处于闭合状态，电子调节器继续保持“打开”信号，放气活门也处于尚未关闭状态。

（5）自动停车故障一般按照由外而内，先简单再复杂的顺序进行排除，尤其要考虑停车是否是因信号问题引起。

[1]潘锦珊，申振华，方人淞等. 气体动力学基础[M].北京：国防工业出版社，1 9 9 4.

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